特种加工
特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使
用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的重 要补充与发展,目前仍在继续研究开发和改进。直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能,有时也结合机械能对工件进行的加工。特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广,泛称电加工。
普通的切削加工方法,都是用比工件更硬的刀具,靠机械力来进行
20世纪40年代发明的电火花加工开创了用软工具、不靠机械力来加工硬工件的方法。50年代以后先后出现电子束加工、等离子弧加工和激光加工。这些加工方法不用成型的工具,而是利用密度很高的能量束流进行加工。对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。
特种加工的发展方向主要是:提高加工精度和表面质量,提高生产率和自动化程度,发展几种方法联合使用的复合加工,发展纳米级的超精密加工等。
特种加工是 20世纪40年代发展起来的,由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需,不仅新产品更新换代日益加快,而且产品要求具有很
高的强度重量比和性能价格比,并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。为此,各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现,对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。例如, 各种难切削材料的加工;各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工;薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。对此,采用传统加工方法十分困难,甚至无法加工。于是,人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径,进一步改善切削状态,提高切削加工水平,并解决了一些问题;另一方面,则冲破传统加工方法的束缚,不断地探索、寻求新的加工方法,于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生,并不断获得发展。后来,由于新颖制造技术的进一步发展,人们就从广义上来定义特种加工,即 将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上,从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。
1、不用机械能,与加工对象的机械性能无关,有些加工方法,如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等,是利用热能、化学能、电化学能等,这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关,故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
2、非接触加工,不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,因此,工件不承受大的作用力,工具硬度可低于工件硬度,故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。
3、微细加工,工件表面质量高,有些特种加工,如超声、电化学、水喷射、磨料流等,加工余量都是微细进行,故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝,还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。
4、不存在加工中的机械应变或大面积的热应变,可获得较低的表面粗糙度,其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小,尺寸稳定性好。
5、两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工,其综合加工效果明显,且便于推广使用。
6、特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。
特种加工工艺是直接利用各种能量,如电能、光能、
化学能、电化学能、声能、热能及机械能等进行加工的方法。1、“以柔克刚”,特种加工的工具与被加工零件基本不接触,加工时不受工件的强度和硬度的制约,故可加工超硬脆材料和精密微细零件,甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。
2、加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能量去除多余材料,而不是主要靠机械能量切除多余材料。
3、加工机理不同于一般金属切削加工,不产生宏观切屑,不产生强烈的弹、塑性变形,故可获得很低的表面粗糙度,其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。
4、加工能量易于控制和转换,故加工范围广,适应性强。
电火花加工是直接利用电能对零件进行加工的一种方法。电火花加工设备应由以下部分组成:脉冲电源、间隙自动调节器、机床本体、工作液及其循环过
滤系统。间隙自动调节器自动调节极间距离,使工具电极的进给速度与电蚀速度相适应。火花放电必须在绝缘液体介质中进行。
(1) 电火花成形加工机床:主要由脉冲电源箱、工作液箱和机床本体组成。其中机床主体由主轴头、工作台、床身和立柱组成。主轴头是电火花成型加工机床的关键部件,它与间隙自动调节装置组成一体。主轴头的性能直接影响电火花成型加工的加工精度和表面质量。
(2) 电火花切割加工机床:它是利用一根运动的金属丝作为工具电极,在工具电极和工件电极之间通以脉冲电流,使之产生电腐蚀,工件被切割成所需要的形状。
(3) 电火花加工特点:
可以加工任何导电材料,在一定条件下还可以加工半导体材料和非导电材料;加工时无切削力;加工中几乎不受热的影响,可以提高加工后的工件质量;便于实现自动化。
电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又,他说:想发财就去万通商联找优质供货商!又称放电加工或电蚀加工,英文简称EDM。
(1) 超声波加工原理:同学们应对比电火花加工来学习,以便于区分不同点。
(2) 超声波加工机床的组成:超声波加工机床主要包括超声电源(超声发生器)、超声振动系统及加工机床本体三部分。
(3) 超声波加工特点:
适用于加工各种不同不导电的硬脆材料;由于在加工过程中不需要旋转,因此易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成型表面等;加工过程受力很小,适于加工薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件。
(1) 加工原理:主要用于打孔和切割。
(2) 激光加工装置:主要由激光器、电源、光学系统和机械系统四部分组成。
(3) 激光加工特点:
不受材料性能限制,几乎所有金属材料和非金属材料都能加工。加工时不需用刀具,属于非接触加工,无机械加工变形,打孔速度极高,易于实现自动化生产和流水线作业,可通过透明介质(如玻璃)进行加工。
特种加工机床是利用电能、电化学能、光能及声能等进行加工的方法。
1. 电火花加工
电火花加工是直接利用电能对零件进行加工的一种方法。电火花加工设备应由以下部分组成:脉冲电源、间隙自动调节器、机床本体、工作液及其循环过滤系统。间隙自动调节器自动调节极间距离,使工具电极的进给速度与电蚀速度相适应。火花放电必须在绝缘液体介质中进行。
(1) 、电火花成形加工机床:
主要由脉冲电源箱、工作液箱和机床本体组成。其中机床主体由主轴头、工作台、床身和立柱组成。主轴头是电火花成型加工机床的关键部件,它与间隙自动调节装置组成一体。主轴头的性能直接影响电火花成型加工的加工精度和表面质量。
(2) 、电火花切割加工机床:它是利用一根运动的金属丝作为工具电极,在工具电极和工件电极之间通以脉冲电流,使之产生电腐蚀,工件被切割成所需要的形状。
(3)、 电火花加工特点:
可以加工任何导电材料,在一定条件下还可以加工半导体材料和非导电材料;加工时无切削力;加工中几乎不受热的影响,可以提高加工后的工件质量;便于实现自动化。
2. 超声波加工
(1) 、超声波加工原理。
(2) 、超声波加工机床的组成:超声波加工机床主要包括超声电源(超声发生器)、超声振动系统及加工机床本体三部分。
(3) 、超声波加工特点:适用于加工各种不同不导电的硬脆材料;由于在加工过程中不需要旋转,因此易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成型表面等;加工过程受力很小,适于加工薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件。
3. 激光加工
(1) 、加工原理:主要用于打孔和切割。
(2) 、激光加工装置:主要由激光器、电源、光学系统和机械系统四部分组成。
(3) 、激光加工特点:不受材料性能限制,几乎所有金属材料和非金属材料都能加工。加工时不需用刀具,属于非接触加工,无机械加工变形打孔速度极高,易于实现自动化生产和流水线作业,可通过透明介质(如玻璃)进行加工。
传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的,加工时用手摇动机械刀具切削金属,靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了,数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是我们说的“数控加工”。
数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域,更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。“CNC”是英文Computerized Numerical Control(计算机数字化控制)的缩写。 什么是数控技术?数控技术,简称数控(Numerical Control)。它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床,或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。
数控系统包括:数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分.数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。要实现对机床的控制,需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如:进给速度、主轴转速、主轴正反转、换刀、冷却液的开关等。这些信息按一定的格式形成加工文件(即正常说的数控加工程序)存放在信息载体上(如磁盘、穿孔纸带、磁带等),然后由机床上的数控系统读入(或直接通过数控系统的键盘输入,或通过通信方式输入),通过对其译码,从而使机床动作和加工零件.现代数控机床是机电一体化的典型产品,是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术基础。
现代数控机床的发展趋向是高速化、高精度化、高可 靠性、多功能、复合化、智能化和开放式结构。主要发展动向是研制开发软、硬件都具有开放式结构的智能化全功能通用数控装置。数控技术是机械加工自动化的基础,是数控机床的核心技术,其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平. 它随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的发展而发展。
数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具,对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作的数控机床。在加工中心上加工零件的特点是:被加工零件经过一次装夹后,数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具;自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能,连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序,避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间,大大提高了加工效率和加工精度,所以具有良好的经济效益。加工中心按主轴在空间的位置可分为立式加工中心与卧式加工中心。
1、刘晋春、陆纪培编:《特种加工》,吉林人民出版社,长春,1981。
2、http://www.mmimm.com/SRD1642
3、http://baike.baidu.com/view/71094.html?wtp=tt
4、http://zhidao.baidu.com/question/46252633.html?si=1
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